Caracterização da superfície de scaffolds para aplicação em engenharia de tecidos

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Química apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de CoimbraA engenharia de tecidos tem adotado diferentes estratégias que permitem a regeneração e o normal funcionamento de órgãos ou de tecidos. Uma das suas mais recentes estratégias consiste no desenvolvimento de estruturas tridimensionais, conhecidas por scaffolds, que suportam de forma temporária a adesão de células, permitindo a sua proliferação, diferenciação e produção de matriz extracelular, que conduzirá à formação do novo tecido. Este trabalho teve como principal objetivo a caracterização da superfície de scaffolds para aplicação em engenharia de tecidos, através de cromatografia gasosa de fase inversa (IGC), que permitiu obter diversos parâmetros não alcançados por outras técnicas. O interesse neste estudo advém das múltiplas interações que ocorrem entre o ambiente biológico e a superfície dos scaffolds quando implantados in vivo. Posto isto, foram preparados três scaffolds diferentes em forma de esponja, por complexação polieletrolítica entre o quitosano e outros polímeros naturais, nomeadamente, a pectina, o alginato e a carboximetilcelulose. A partir da análise de IGC foi determinado o valor da componente dispersiva de energia de superfície, [gsd], que permitiu avaliar o potencial dos complexos polieletrolíticos para estabelecerem forças de dispersão de London. Os resultados revelaram que o complexo polieletrolítico de quitosano-alginato é o mais propenso para estabelecer este tipo de forças, apresentando um valor de [gsd] de 47,8 mJ m-2 a 40ºC e o menos propenso, o complexo de quitosano-pectina ([gsd] = 34,9 mJ m-2 a 40ºC). Relativamente às características ácido-base, concluiu-se que todos os complexos polieletrolíticos evidenciam um comportamento anfotérico, mas essencialmente mais ácido do que básico de Lewis, uma vez que, o valor da componente específica do trabalho de adesão foi mais elevado com provas anfotéricas e básicas do que com a prova ácida. Adicionalmente, os scaffolds preparados foram também analisados quanto à sua porosidade através da técnica de porosimetria de intrusão de mercúrio, o que permitiu verificar a elevada porosidade destes materiais: foram obtidas porosidades de 84%, 98% e 96% para os complexos polieletrolíticos de quitosano-carboximetilcelulose, quitosano-alginato e quitosanopectina, respetivamente.Tissue engineering has adopted strategies that allow regeneration and normal function to organs or tissues. One of the most recent strategies lies on the development of threedimensional structures, known as scaffolds, that temporarily supports cell attachment, allowing their proliferation, differentiation and extracellular matrix production which will lead them to new tissue production. The aim of this work was the characterization of the scaffolds surface to be used in tissue engineering, through inverse gas chromatography (IGC), obtaining various parameters unreached by other techniques. The interest in this study comes from the multiple interactions that occur between biological environment and the surface of the scaffolds when in vivo implanted. That being said, three different scaffolds were prepared, sponge shaped, by polyelectrolyte complexation by chitosan and other natural polymers, including pectin, alginate and carboxymethylcellulose. After analysing the IGC, it was determined the dispersive component value of the surface energy, [gsd], which allowed the evaluation on the polyelectrolyte complexes potential in order to establish dispersion forces of London. The results revealed that the polyelectrolyte complex of chitosan-alginate is the most likely to establish this type of forces, revealing a value of 47,8 mJ m-2 at 40ºC and the least likely was the chitosan-pectin complex ([gsd] = 34,9 mJ m-2 at 40ºC). Regarding the acid-base characteristics, it concludes that all polyelectrolytes complexes, highlights an amphoteric behaviour, but essentially more acid that the Lewis basic, since the specific adhesion value of the work components is higher with amphoteric and basic probes than with acid probe. Additionally, the prepared scaffolds were also analysed for its porosity through mercury intrusion porosimetry technique, it revealed the high porosity in these materials: were obtained 84% porosities, 98% and 96% for polyelectrolytes complexes of chitosancarboxymethylcellulose, chitosan-alginate and chitosan-pectin, respectively